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  應(yīng)北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院呂華研究員的邀請(qǐng)，國際著名高分子材料化學(xué)家Karen L. Wooley教授于近日在北京訪問。Karen L. Wooley教授在北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院作了題為“Functional Polymer Materials Designed for Advanced Applications and Sustainability”的報(bào)告。

  在此次報(bào)告中，Wooley教授圍繞“具有可持續(xù)多功能性聚合物材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用”，闡述了她的課題組在高分子材料和環(huán)境保護(hù)化學(xué)等領(lǐng)域取得的研究成果。原油在開采、抽取和運(yùn)輸過程中對(duì)水環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較大的污染。Wooley教授首先介紹了她課題組通過采用聚合物-無機(jī)納米顆粒雜化材料在原油泄漏處理和回收方面的應(yīng)用。她們?cè)O(shè)計(jì)合成了聚丙烯酸-聚苯乙烯嵌段共聚物，該聚合物在水中可自組裝成顆粒結(jié)構(gòu)，在交聯(lián)劑作用下，該納米顆粒可進(jìn)行交聯(lián)形成穩(wěn)定的聚合物納米顆粒。之后，通過納米顆粒外層羧基與表面修飾有氨基的磁性氧化鐵納米顆粒反應(yīng)，得到具有磁響應(yīng)性的聚合物-無機(jī)納米顆粒雜化材料(MHNs)。只需要通過外加磁場，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該雜化材料的回收，回收率高達(dá)93%。此外，每毫克該雜化材料可吸附3.5?4.5 mg原油，原油回收率高達(dá)90%。（Chem. Mater., 2015, 27, 3775-3782; Mater., 2015, 27, 3775-3782; Soft Matter, 2016, 12(46), 9342-9354）。

  隨后，Wooley教授介紹了含氟聚合物-無機(jī)納米顆粒雜化材料(MSCK-F9)在捕獲收集持久性污染物全氟辛酸銨（PFOA，具有高的生物蓄積性和毒性，難降解，造成人體的呼吸系統(tǒng)問題）方面的應(yīng)用。通過將氟類小分子引入雜化材料中，可促進(jìn)聚合物納米顆粒的自組裝和對(duì)溶液中疏水性以及氟類分子的吸附。每毫克該含氟雜化材料可吸附0.35mg PFOA。該體系中，PFOA的負(fù)載能力比其他所報(bào)道的納米材料高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

  最后，Wooley教授介紹了自己課題組在具有功能性、可持續(xù)性以及可降解性聚合物材料領(lǐng)域的研究進(jìn)展。她首先詳細(xì)介紹了該類聚合物的設(shè)計(jì)理念。從可再生天然產(chǎn)物著手，分離得到仿生的有機(jī)小分子，進(jìn)一步修飾后得到可聚合的功能型單體。通過對(duì)單體的可控聚合，繼而得到目標(biāo)聚合物，如聚碳酸酯、聚磷酸酯、聚多肽等。該類聚合物在一定條件下，如光照、細(xì)菌等作用下可發(fā)生降解，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的無害。Wooley教授課題組以木脂素類作為材料來源，對(duì)所得到的樸酚和木蘭醇進(jìn)一步修飾，得到可進(jìn)行后續(xù)聚合反應(yīng)的功能型單體。該功能型單體可通過縮聚，開環(huán)聚合反應(yīng)等得到可降解型聚合物材料。此外，由于單體帶有烯烴基團(tuán)，從而可進(jìn)一步對(duì)所得到的聚合物進(jìn)行后修飾，拓展了聚合物的種類和應(yīng)用。此外，Wooley教授又提到自己課題組對(duì)糖類分子的修飾，她們首先在糖分子基團(tuán)上引入可進(jìn)行開環(huán)聚合的環(huán)狀碳酸酯基團(tuán)以及烯丙基、炔基等可進(jìn)行后修飾的官能團(tuán)。通過開環(huán)反應(yīng)得到糖類分子主鏈的功能性聚合物。有意思的是，通過對(duì)糖類側(cè)基的后修飾，該類聚合物可在水中自組裝形成不同的組裝形貌，如膠束、囊泡等。（Polym. Chem., 2017, 8, 1699-1707, Nat. Prod. Rev., 2017, 34, 433-459）。

  在演講過程中，Wooley教授多次提到具有可降解性的環(huán)境友好型材料。在高分子材料快速發(fā)展的今天，要注意到材料廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。Wooley教授的研究以可再生資源作為材料來源，為尋找和發(fā)展環(huán)境友好型材料提供新的途徑。報(bào)告結(jié)束后，Wooley教授和與會(huì)者進(jìn)行了熱烈的討論。此次報(bào)告受到老師和同學(xué)們的高度好評(píng)。